3.2. Определение толщины настила

Опыт проектирования показывает, что если на настил действует нагрузка до 50 кН/м², шаг балок настила принят не боле 1,6 м и прогиб настила не превышает предельно установленной величины, то прочность настила оказывается обеспеченной и не требует проверки. В данном случае первые два условия соблюдаются, поэтому настил необходимо рассчитывать только на прогиб.

Предельный относительный прогиб настила, то есть отношение его фактического предельного прогиба f_u к пролёту а устанавливается таблицей 19 СНиП [1], выдержки из которой приведены в прил. 4. Прогиб определяется в зависимости от пролёта элемента и при l  1 м составляет (табл. 1 Прил. 4):

.

Таким образом, необходимо подобрать толщину настила так, чтобы его прогиб не превышал предельный. Для решения этой задачи существует ряд приближенных методов. Один из них, рекомендуемый в учебнике [3], основан на определении максимально допустимого отношения пролёта настила к его толщине по графику (рис. 3.2) или по указанной ниже формуле:

v, кН/м²

,

где n – отношение пролёта настила к его предельному прогибу: ;

E₁ – цилиндрический модуль упругости, характеризующий работу материала в условиях невозможности проявления поперечных деформаций, в частности, при изгибе по цилиндрической поверхности:

,

г

(a/t)

де  = 0,3 – коэффициент Пуассона; v – нормативная нагрузка на настил, v =18 кН/м² = 0,0018 кН/см² (по заданию). Тогда

Рис. 3.2. График для определения толщины настила.

.

Значит, необходимо принимать толщину настила не менее:

.

По сортаменту (Прил. 5) подбираем толщину настила так, чтобы она была ближайшей большей к полученной по расчёту. Принимаем t = 6 мм, сталь прокатная толстолистовая.

3.3. Расчёт сварных швов крепления настила

• Сварные швы, прикрепляющие настил к балкам, рассчитываются на воздействие усилия распора Н, расчётная величина которого на 1 м длины настила определяется по формуле:

.

• Требуемый катет углового шва крепления настила определяется по формуле:

где l_w – условная длина шва, принимаем l_w = 1 см, так как для этой величины определено усилие Н. Величина (R_w_w)_min определяется по табл. 2.2, вид сварки – полуавтоматическая.

• Минимальный катет шва k_f,min = 4 мм (Прил. 3), поэтому принимаем k_f = k_f,min = 4 мм.

4.Расчёт балок настила

4.1. Сбор нагрузок на балку настила

На балку настила действуют постоянная и временные нагрузки (табл. 4.1):

Таблица 4.1.

Нагрузки на балку настила, кН/м

Вид нагрузки		нормативная	γf	расчётная
Постоянная (g) – от собственного веса конструкций:	настил	0,471	1,05	0,495
	балка настила	0,365	1,05	0,383
Временная (v) (технологическая)	по заданию	18,000	1,2	21,600
Полная (q)		18,836		22,478

При определении нагрузок от собственного веса конструкций часто используют понятие объёмного веса материала. Его следует отличать от объёмной массы (плотности). Например, в таблице 63 СНиП [2] указана плотность стали  = 7850 кг/м³, по этой величине путём несложного преобразования можно найти объёмный вес стали: ₀ = 78,5 кН/м³.

• При проектировании различают нормативные и расчётные нагрузки (Прил. 7, п.2).

• Нормативная величина поверхностной нагрузки p_n , кН/м² от собственного веса настила определяется умножением объёмного веса стали ₀ = 78,5 кН/м³ на толщину настила t, м:

p_n = ₀  t = 78,50,006 = 0,471 кН/м².

• Переход от поверхностной нагрузки к линейной (погонной) осуществляется путём умножения её значения на ширину площади, на которой действует нагрузка (это так называемая грузовая площадь). В данном случае ширина грузовой площади равна шагу балок настила а, поэтому нормативное значение линейной нагрузки от собственного веса настила равно:

g_n = p_n  a = 0,4711 = 0,471 кН/м.

• Для определения нормативной линейной нагрузки от собственного веса прокатной балки настила, необходимо предварительно задать номер её профиля, который численно равен высоте балки в см. Обычно высота балки находится в пределах:

.

Выбрав по сортаменту (Прил. 14 учебника [3]) двутавровый профиль I30, выписываем величину его погонной массы: m = 36,5 кг/м, а затем переводим её в погонный вес: g = 0,365 кН/м.

• Расчётное значение нагрузки определяется путём умножения её нормативного значения на коэффициент надёжности по нагрузке γ_f , назначаемый по СНиП [1]:

g = g_n_f

• Полная нагрузка определяется как сумма постоянной и временной:

q = g + v.